一种电离层场向不规则体各向异性散射模型

电离层场向不规则体散射具有很强的方向性, 利用电离层场向不规则体散 射进行VHF频段超视距通信时, 需要准确可靠地确定其散射分布特性及路径损 耗等参数. 基于电离层不规则体场向散射的特点, 以地球地磁场为坐标系统, 提出了一种电离层场向不规则体各向异性散射模型, 该模型能够计算前向和后 向散射链路的路径损耗分布、时延展宽和相干带宽等参数, 同时运用该模型对 雷达横向截面的计算结果与已有文献的数据结果进行对比, 证明了该模型的准确性. 该模型能够计算电离层场向不规则体VHF频段的散射分布及路径损耗等参数, 为VHF散射通信链路的设计、布站提供依据和技术指导.      

基于电离层加热的人工沿场散射RCS估计

在电离层加热理论研究和试验研究的基础上, 根据F层散射体的特征和不均匀体散射理论, 建立了人工沿场散射(AFAS)中散射体的散射截面积数学模型. 通过与国际上理论结果对比, 证明了模型的适用性. 利用模型估算了中国人工沿场散射通信中, 通信频段在20~100 MHz时散射体的散射截面积, 结果显示, 甚高频率(VHF)的低端可达80 dB•m2. 另外, 通过计算验证了雷达波束垂直地磁场方向时可获得最大散射截面积的理论.      

雷达研究E层不均匀结构的最新进展

着眼于电离层E层是一个特殊等离子体空间环境,综述了VHF相干散射雷达研究E层不均匀结构在6个方面的最新进展,阐明了我国开展这种研究的良好前景。      

高纬极区电离层中离子声波谱线增强的解释

大量的实验研究表明, 在顶部极光区电离层, 利用EISCAT非相干散射雷达和Millstone Hill雷达可以观测到不对称、增强的离子声波谱线. 考虑到低能H+离子束沉降到背景电离层, 以及电离层顶部O+离子的外流事件, 采用含有场向热流项的双麦克斯韦分布描述H+离子束的分布函数, 进而基于离子－离子双流不稳定性理论来解释增强的离子声波谱线. 场向热流的引入可以减小离子声波谱线的不对称现象, 这样得到的结果更符合实际.      

赤道异常峰区电离层的某些特点

由于赤道异常北峰覆盖我国整个南部地带,因此对峰区电离层特征的研究就成为掌握中国电离层特点的关键之一。本文试图对以下六个问题作些介绍和评述:1.逐日起伏和子夜前极大;2.峰位置的移动;3.赤道异常的经度效应;4.不均匀结构引起的强闪烁和快速法拉第衰落;5.顶部电离层的离化突起和中性赤道异常;6.粒子沉降的双峰分布.      

宇宙噪声的电离层闪烁

本文给出了薄相屏近似条件下的电离层闪烁Fourier功率谱和Bessel功率谱与电离层不均匀结构电子密度涨落空间谱之间的关系。对窄波瓣天线Riometer获得的宇宙噪声资料进行了分析,结果表明:宇宙噪声资料包含着电离层不均匀结构的信息。Riometer观测结果也可用于电离层闪烁问题的研究。     

卫星上的VLF发射装置在海面上产生的场

星载的VLF/ELF发射装置用于对潜通讯时,天线是位于400km高度的电离层F层中的垂直线天线。在天线理想化为一个电偶极子,电离层理想化为一个均匀锐边界各向异性等离子体模型下,分析讨论了VLF发射装置在海面上产生的场。      

电离层TEC日落阶段涨落异常增强现象研究

重点报道了一种TEC信距测量的夜间抖动异常现象，分析了这种现象的观测特征，指出了夜间GPS伪距观测是的异常抖动，特别是日落后时段GPS伪距观测量的散开十分严重的乐是个别的偶然现象，在考察了周围环境之后初步排除了这种现象是由周围地物引起的可能性，而进一步与电离层不均匀体（Spread-F)的特征，特别是它发生率最大的地方时进行比较，认为这是一种电离层效应，由大尺度的电离层不规则结构造成的散射很可能是这种夜间散开的主要原因。本文仅就单站GPS观测资料认证了这种夜间强烈抖动的存在，分析了北京上空电离层中发生的不均匀体或各种扰动对GPS信号的可能影响及其观测特征，指出了夜间GPS伪距观测量的异常抖动，特别是日落后时段GPS伪距观测量的散开十分严重的现象，可以用于电离层不规则结构的研究。由于GPS设备比较简便，数据量大，精度高，适用于各种环境等特点，我们发展的单站数据分析方法可能会对研究电离层TEC夜间涨落异常增加现象，包括地域，时间上的统计特性比较有利。     

利用F区电离层特性参量获取等效中性风的方法及讨论

讨论利用电离层特性参量获取F层峰值高度附近中性风信息的三类方法.这些方法主要有:传统的和改进的伺服理论方法、借助电离层模式和数据同化思想的方法和刘立波等提出的方法.并以美国Millstone Hill非相干散射雷达浓度剖面和离子速度数据,以及澳大利亚Beveridge(37°S,144°E)FPI风场和测高仪数据为个例,初步考察利用电离层特性数据导出的等效中性风与观测值的一致性.     

赤道异常的两日振荡

本文给出了赤道异常两日振荡的四大特点;说明了磁暴、电离层暴引起的f₀F₂起伏波动与赤道异常两日振荡的区别;讨论了不同周期赤道异常长周期振荡的迭加;最后将这些结果用于东亚扇区, 发现35°N以北的逐日起伏波动主要由电离层暴控制;31°N以南f₀F₂的逐日起伏波动主要由赤道异常的长周期振荡控制.      

Investigations of artificial HF plasma turbulence features using stimulated electromagnetic emission

New results on growth and decay times of the stimulated electromagnetic emission (SEE), obtained using a special quasi-continuous schedule of HF pump wave radiation, are presented. The employed technique allows to study the evolution of HF plasma turbulence with a high time resolution ( 0.25 ms). It is established that for the broad continuum SEE component the emission intensity starts to decrease within the delay time τ_D 0.5−3.2 ms after pump wave turn-off, where longer times correspond to lower SEE frequencies. The effect is explained in terms of transfer of HF-excited plasma waves throughout their spectrum due to induced scattering by thermal ions.     

Ionospheric wave processes during HF heating experiments

Effects of ionospheric modification produced by powerful high frequency radio waves are studied using the method of field-aligned scattering of diagnostic HF radio signals. Observations of scattered HF signals have been made by the Doppler spectrum method. Analysis of the experimental data shows the appearance of quasiperiodic variations in Doppler frequency shift f_d, with periods 30–60 s during the heating cycles. Powerful HF waves are assumed to excite the Alfvén resonator generating oscillations of the magnetic field lines in the heated region and giving rise to f_d artificial variations and magnetic pulsations. In the case of continuous action of the powerful HF transmitter ionospheric waves are sometimes observed with periods 12–25 min, typical of medium-scale travelling ionospheric disturbances.     

圆弧翼型跨声速流动的动态模态分析

跨声速翼型的激波周期性自激振荡会给机翼结构带来附加的脉动载荷,从而加剧飞行器表面结构的疲劳损伤。使用动态模态分解（DMD）方法研究了跨声速下绕厚度18%的对称双圆弧翼型的压力脉动场,分析了DMD提取的各阶主模态的频率特征、压力脉动的空间分布以及压力脉动随激波振荡的时间演化过程,并使用DMD模态进行流场重构。结果表明,DMD方法能准确捕捉流场各特征频率的模态,第1阶模态是激波抖振的主频,在激波的自激振荡过程中占主导作用,前7阶模态重构的流场损失函数降低至4%以内,误差主要分布于激波间断处。      

电离层短波射线追踪

本文以电离层等离子体参量的平均背景模式计算为基础, 给出一种电离层短波射线轨迹计算方法。供短波通信系统、工作于短波段的其它系统(如HF雷达的目标定位系统)及有关研究工作使用参考。      

TE波入射渐变微波散射体散射场的计算

利用阵列分析技术和矩量法相结合的方法求解二维周期渐变形状角锥散射体的散射,导出TE波入射时散射场的表达式。计算了金属渐变角锥电磁散射的例子,给出二面角散射体的双站RCS和后向散射随频率变化的规律,以及给出完整散射体对TE波的散射截面。计算结果与商用软件计算所得的结果相吻合,表明该方法在工程运用上是可行的。     

Method of the HF wave absorption evaluation based on GIRO network data

High frequency (HF) communication is strongly dependent on the state of the ionosphere, which specifies the mode structure of the radio wave propagating in ionosphere. Another core factor defining the strength of the HF signal at the receiving site is the ionospheric absorption. Accurate modelling the effect of absorption is an essential part of many studies of the HF propagation in the ionosphere.This paper proposes a method for estimating the absorption. The method is based on analysis of vertical sounding ionograms. The main idea of the approach is to compare the main parameters retrieved from measured and simulated ionograms. The combination of Global Ionospheric Radio Observatory (GIRO, http://giro.uml.edu) data and ionograms modelling allows for developing the empiric absorption model available at near real-time. The ionogram simulation taking into account absorption utilizes the NIM-RT (North Ionospheric Model and Ray Tracing) software. As a result, the proposed technique provides more reliable and accurate evaluation of minimum frequency at which echoes are observed in vertical incidence ionosonde soundings. The values of these frequencies should be used in the following simulation to optimize parameters in the empirical formulae for defining absorption HF wave in ionosphere.The ultimate objective of this work is the designing the method, which allows the simulating of HF radio channel accounting for regular absorption due to UV radiation of the Sun. Eventually it could be considered as some kind of the HF propagation forecasting.     

地球磁鞘中磁场起伏特性的分布

本文利用行星际起伏通过激波后的变化的MHD模型, 具体讨论了地球磁鞘中磁场起伏特性在黄道面内的分布.主要结果是:(1)行星际磁场起伏的强度和各向异性在磁鞘中被显著放大;(2)行星际磁场基本位于黄道面内时, 磁鞘中磁场起伏特性(强度、相对起伏和各向异性等)呈现明显的晨一昏不对称性, 早晨侧(准平行激波)显著地高于黄昏侧(准垂直激波);(3)行星际磁场方向对磁场起伏特性在磁鞘中的分布有强烈的控制作用, 早晨侧响应灵敏, 黄昏侧反响不大.相对地讲, 黄昏侧的磁活动较之早晨侧稳定;(4)行星际磁场转南的增强将导致磁鞘中磁场起伏的最大区域自黄道面低纬向北极高纬移动, 南-北不对称性磁活动随之加强, 最强大致出现在磁场与黄道面相交成大约45°时, 而晨-昏不对称性的强弱程度则发生相反变化;(5)行星际磁场的相对起伏增加, 晨-昏不对称性反随之减弱.磁鞘中磁场起伏分布的特性与卫星观测大体符合, 是磁顶、边界层某些晨-管不对称性出现的可能起因之一.      

基于振动声调制的板类结构裂纹定位成像

针对线性Lamb波在监测闭合裂纹及微裂纹方面的不足,基于振动声调制理论,提出了一套板类结构中裂纹损伤定位方法。通过分析仅有高频(HF)激励和高低频(HF和LF)同时激励时,声波在含裂纹结构中的传播路径及其信号成分组成,提出了一种含损伤信息信号的提取技术,继而结合延时叠加算法,参考有基准的线性Lamb波损伤定位方法,对板类结构中的疲劳裂纹进行了定位成像。试验证明,该方法可在无需原始健康基准信号的前提下,有效定位出平板结构中的疲劳裂纹,为结构中接触类损伤的定位成像提供了思路。     

时域有限差分法连接边界电磁泄漏

用时域有限差分法计算目标的雷达散射截面时,一般用连接边界来引入平面入射波.理想情况下,当总场区没有散射目标时,该区域仅有入射波,散射场区电磁波为0.但在实际计算过程中,散射场区的电磁波一般不会严格等于0,这是因为在连接边界引入入射波时产生了电磁泄漏.一维情形下,用散射场区电场的平方和来衡量电磁泄漏程度.二维情形下,用等效原理将散射场区的电磁场进行远场外推,得到雷达散射截面,以此衡量电磁泄漏的大小.研究表明:时间步长、入射角度都能影响电磁泄漏大小.为使电磁泄漏较小,时间步长应接近于稳定性要求的最小步长,入射方向应避免垂直于计算区域边界.     

WIOBSS: The Chinese low-power digital ionosonde for ionospheric backscattering detection

The ionospheric laboratory of Wuhan University has developed an ionosonde over about seven years. The prototype is designed as a portable, low-power digital MF (medium frequency) and HF (high frequency) radio system with high range and Doppler resolution. The first system is used for ionospheric oblique backscattering detection and called WIOBSS (Wuhan Ionospheric Oblique Backscattering Sounding System). WIOBSS is a portable monostatic ionosonde for both ionospheric research and HF channel management, adopting alternate transmitting and receiving patterns to transmit long coded pulse trains for high pulse compression gain. The almost perfect sequences are applied to modulate the pulse train for sounding without range sidelobes and the echo phase is used to estimate the Doppler velocity and velocity fluctuation. This paper introduces the new techniques adopted by WIOBSS and presents some observations.